陈坚林：试论人工智能技术在外语教学上的体现与应用
The following article is from 北京第二外国语学院学报 Author 陈坚林
摘要
本文主要探讨人工智能与外语教学的关系，指出人工智能技术在外语教学中的应用是教育信息化进程中的必然趋势，同时阐述了智能与人工智能的发展轨迹及其主要技术概念，并以此为基础探索人工智能技术中的一些关键概念在外语教学中的实际体现与应用。要使人工智能技术有效地应用于外语教学，学校应该合理地建设智慧教室，同时教师的外语信息化教学能力必须得到全面的构建和发展，包括学会如何使用“活书”以及学会利用智慧学习软件。
关键词：人工智能；教育信息化；外语教学；智慧学习；智慧教室
DOI：10.12002/j.bisu.272
引言
随着信息技术的迅猛发展，外语教育信息化已从最初的计算机辅助教学阶段进入现在的人工智能（Artificial Intelligence，AI）驱动的智慧学习阶段。教育部于2017年和2018年相继颁布了《新一代人工智能发展规划》和《高等学校人工智能创新行动计划》，意味着我们的教育开始迈入人工智能时代。人工智能时代的外语教学将是怎样的图景？人工智能技术到底能做些什么？本文将从当前社会的整体形态特征出发，考察外语教学信息化的发展脉络与人工智能的强大功能及其主要概念，并以此为基础探索人工智能的关键技术概念在外语教学实践中的体现与应用。
一、外语教学的信息化进程
在21世纪的今天，信息化极大地推动了人类社会的发展，日益高度智能化的数字化网络和经济全球化的发展步伐共同构成了当今社会的基本形态和特征：（1）科学技术成为第一生产力；（2）无形资产替代有形资产；（3）知识信息对各领域的重要性日益突出（周文娟，2015：2）。同时，以人工智能、云计算、网络通讯传输、纳米生物技术为标志的信息技术革命，成为影响社会形态变化的重要推动力，使人类社会进入技术形态与经济形态相统一、社会形态与技术形态高度融合的新阶段。由于高度智能化的信息与网络技术的发展，人际交往和信息流通由限于地域的实体社会网络向不受地域限制、全方位实时同步交互的信息技术虚拟网络转移，虚拟网络成为人类历史上资源规模空前宏大、联系规模空前广阔、知识包容空前完整、信息传递空前迅速的信息媒介。在信息化以及与之相适应的数字化网络为社会带来革命性变化的同时，“小度”“小爱同学”“Siri”等智能化产品为人们带来了丰富多彩的生活，也为外语教学变革提供了广阔的探索空间。
众所周知，计算机是信息技术的核心部分，应用于外语教学主要得益于三 大技术（陈坚林，2005：10）：人工智能技术、数字化技术、信息和网络技术。这三大技术极大地提升了计算机的功能，促进了外语教学的发展。当然，计算 机功能及其在外语教学中的应用也有一个逐渐成熟的发展过程。
在此过程中，计算机最初作为一种辅助工具，帮助学习者利用计算机上的固定资源进行强化学习和操练，这种方式称为计算机辅助语言教学（CALL）（Warschauer & Healey，1998；Chapelle，2001）。随着计算机技术的快速发展，计算机学习资源日益丰富，功能也已远远超出辅助作用，逐渐从辅助的地位走向了教学的前台。为了使信息化环境和资源得到更有效的利用，不少学者（Abbey，2000；Bax，2003；Chambers & Bax，2006）认为计算机应该像课本一样成为教学的常态工具（normalized tool）。日新月异的信息技术把分散的资源结合起来进入社会生活的各个领域，人们发现语言教学中的常态化难以实现高效利用资源促进语言教学的目标，计算机必须与课程整合起来，成为课程的有机组成部分（李克东，2001；VanLier，2004；余胜泉、吴娟，2005），从而改变传统的教学结构，使技术能够支撑课堂教学和课外自主学习（陈坚林，2005/2015）。然而，随着互联网的不断发展，计算机把“海量”的数字化资源连接了起来（Kop & Hill，2008），局部整合的课程根本不能让大量资源得到合理的选择和充分的利用。只有把信息技术与教学进行深度融合，“海量”的大数据资源才能发挥作用（祝智庭，2008；Baker & Yacef，2009）。于是，信息化时代的“智慧教学”“深度学习”“云课堂”等新理念进入了教育领域，这是信息技术高度智能化发展的必然结果（Sternberg，Reznitskaya & Jarvin， 2007；祝智庭、贺斌，2012；Kennedy，2014），因为在新的知识观、学习观和人才观的冲击下，以单纯的“知识传递”为取向的教学存在的根基已经动摇，知识教育的异化要求教育“转识成智”，智慧教育作为一种新的教育形态正越来越受到教育实践者和研究者的关注（祝智庭，2014；刘晓琳、黄荣怀，2016）。在信息技术与外语教学深度融合的今天，人工智能技术的应用成为外语教育“转识成智”、形成外语智慧教学形态的关键所在。
二、智能与人工智能
智能是智力和能力的总称，其中“智”指进行认识活动的某些心理特点，“能”则指进行实际活动的某些心理特点（林崇德、杨治良、黄希庭，2003）。一般认为智能是知识和智力的总和，前者是智能的基础，后者是获取和运用知识求解的能力。专门研究智能的科学有脑科学和认知科学：脑科学从分子水平、细胞水平、行为水平研究人脑智能机理，建立脑模型，揭示人脑的本质；认知科学研究人类感知、学习、记忆、思维、意识等人脑心智活动过程，解释人类认知的本质（史忠植，2004：34）。学者们在研究智能的过程中提出过很多视角和观点，其中最具有影响力的是美国哈佛大学心理发展学家霍华德•加德纳（Howard Gardner，1999）在1983年提出的多元智能理论，认为人类的智能不是单一的，而是由8项多元智能组成，即语言智能（verbal/linguistics）、逻辑－数理智能（logical/mathematical）、空间智能（visual/spatial）、运动智能（bodily/kinesthetic）、音乐智能（musical/rhythmic）、人际交往智能（inter-personal/social）、内省智能（intra-personal/introspective）以及自然观察智能（naturalist）等。这些智能在人类个体上的表现可能有所差异，但是，每个人在智能上的表现应该是多元和相对复杂的，而且多元智能可被模仿或延伸成为人工智能。
顾名思义，人工智能就是用人为的方式模仿人类智能，换言之，是“用人工的方法和技术，模仿、延伸和扩展人的智能，实现机器智能”（史忠植，2004：34）。人工智能技术涉及许多学科的理论和原则，如脑科学、认知科学、生理学、心理学等。人们通过人工智能技术高效整合各种复杂数据，使计算机网络中的信息资源得到充分分享，并通过基于多个学科的技术让智能机器人逐步拥有人的思维和视听，最终拥有解决问题的智能，提高人类工作和生活的效率。从人工智能技术的发展来看，主要经历了3个层次：（1）计算智能，主要依据计算机强大的存储能力和运算资源，在某些任务中对人的一些行为进行模拟；（2）感知智能，利用计算机对人的眼、耳等感官进行模拟，使计算机真正能听会说、能听会看，如语音识别、图像识别等；（3）认知智能，比感知智能更进一步，包括对知识的组织、整理、灵活运用、联想推理等，使计算机真正达到能理解、会思考的水平。相应地，人工智能研究也可划分为3个类型：（1）狭义人工智能（弱人工智能），能执行和完成基础的角色型任务，比如由苹果Siri聊天机器人和个人助手完成的任务；（2）通用人工智能（强人工智能），能执行和完成人类水平的任务，涉及机器的持续学习，例如特斯拉的自驾车、谷歌的阿尔法狗等，其主要工作原理是“深度学习”；（3）超级人工智能，在几乎所有领域都比最聪明的人类大脑还要聪明很多，包括科学创新、通识和社交技能。从发展趋势来看，人工智能将会有3个推进阶段（史忠植，2016）：2020年实现初级类脑计算，2035年实现高级类脑计算，2050年实现超脑计算（虽然现在的计算机已经部分具备了初级类脑计算，但使计算机实现高精度的认知能力仍有很大发展空间）。
由此可见，人工智能技术的发展实际上已超出了人们的想象，智能革命将加速人类的发展。从历史上看，人类有过两次最伟大的创举，一次是人类利用摩擦起火把机械能转变为热能，另一次是瓦特发明蒸汽机，又把热能转变为机械能。此后，就有了工业革命，极大地推动了人类向前发展。“智能革命，与能量革命实现能量的转换与利用不同，是实现智能的转换和利用，即人把自己的智能赋予机器，机器把智能转换为机器智能，并拓展人的智能，人又把机器智能转换为人的智能加以利用。如果说蒸汽机魔术般地创造了工业社会，那么智能机就能奇迹般地创造出智能社会。”（史俊、史忠植，2005：109）然而，就人工智能技术本身而言，其应用取决于4个方面的因素，即数据、算法、计算能力与应用场景。其中，大规模高质量的数据是基础，应用场景决定了人工智能技术的落地及其发展方向。因此，现在必须有效地利用人工智能技术服务于外语教学，使人工智能技术真正有效地落地于我们的外语教学场景。
三、人工智能与外语教学
如前所述，人工智能具有跨学科的属性。实际上，它既是一种技术也是一门学科，其技术属性是模仿和延伸人的智能，学科属性是研究人脑和智能。由于这两大属性，人工智能为人们提供了广阔的研究和应用空间。尤其在应用领域，人工智能技术涉及的概念众多，如（计算机）高度智能化、大数据、机器学习、个性化学习、自适应学习、智慧学习、深度学习、学习行为分析、情感计算等。在外语教学信息化的今天，这些与人工智能技术相关联的概念如何在外语教学实践上得到体现和应用？显然，这一问题对于外语教学的高度信息化发展至关重要。限于篇幅，本文只讨论部分概念的体现与应用。
首先是高度智能化概念（high intelligence）。人工智能技术使计算机的功能高度智能化，这意味着计算机可以进行拟人思维，在教学中扮演人的角色，因此可以认为人工智能技术是信息化外语教学进程中的核心技术。正因为计算机有拟人思维的功能，高度智能化的计算机外语教学系统能够做到教学行为人性化、人机互动自然化、教学过程合理化以及繁杂任务代理化等。由于计算机功能的高度智能化，外语教学系统还能够做到：（1）个性化教学：利用人工智能技术构建的智能导师系统能根据学生的不同个性特点和需求进行教学并提供帮助；（2）虚拟化环境：人工智能技术能使教学情景高度虚拟化，这意味着教学活动可以在很大程度上脱离时间和物理空间的限制，完全超出传统意义上的外语教学的范围；（3）自动化管理：计算机功能高度智能化完全可以使教学管理自动化，包括计算机测试与评估、学习问题诊断、学习任务分配等。智能化计算机网络管理体系可以为各类学习者建立电子学档，包括学生的电子作品、学习活动记录、学习评价信息等（陈坚林，2004），这已经成为发展的新趋势。20世纪90年代，人工智能技术实现了机器思维与高度拟人化。今天，由于数字化信息和网络技术的出现，计算机的功能发展进入了高度智能化的大数据时代，能够全方位、立体式地提高教学效果。
其次是大数据概念（big data）。由于人工智能技术的应用，外语教学中现有的计算机与其他硬软件设备很容易积累并储存庞大的数据，即大数据。如何应用好这些大数据？我们应该从应用的角度来区分由数字构成的一般“数据”和“大数据”。大数据有明显的本质特征，如容量（volume）大、种类（variety）多、速度（velocity）快、价值（value）高等。除此以外，大数据和一般数据的区别还在于：（1）一般数据只要用数据库或商业智能技术等传统数据解决方法即可应对，而大数据则不单纯指数字，含括的内容十分丰富，如外语文本、图像、音视频等多类文件格式，以及博客、微博、微信等各类互动信息；（2）一般数据都属于结构化数据，而大数据既是结构化也是半结构化数据，包含了图像等一切非结构化数据；（3）一般数据因其结构化而有规律可循，通过简单线性分析即可获得结果，大数据因其结构状态多样能够频繁交互实现大规模分析，还能够根据实时需要进行无限制的数据挖掘；（4）一般数据的分析成线性状态，较为简单、规律，易于操作，而大数据的分析遵循的规律是未知的，例如：综合多类信息实施综合模拟、证据分析、评估假设、应答结果，再经计算可能性与可信度达到所需的数据相关度。大数据的超大智慧能力使人们可以更加有效地获取关于更多事物的全景式认知。了解了这些区别特征，我们就能有计划有目的地利用好大数据，以此触发外语教学上的一些变化，如：大数据与环境之变（外语教学环境日益智能化，主要体现在教学硬件和软件的变化：学生和教师都有智能手机，APP教学支撑等）、局部与整体评估方式之变（因为大数据讲究的是全样本，外语的教与学所反映和积累的数据不是零碎的而是完整的评估数据，所以评估就显得完善、整体和全面）、资源海量增长与利用之变（大数据创造了海量的教学资源，可供学习者根据个人的特点选择使用和学习）以及人们的思维习惯之变（外语学习中的思维方式、目标语言的意念功能等作用的发挥）。同时，大数据还能帮助我们实现较为完善的学生学习行为分析（learning behavior analysis），如：自动记录学生在线学习情况，收集学生学习的完整数据（全样本），精确发现问题的关键所在（如学习动机、焦虑、效率等），有目标地有效改进学习行为和教学行为（精确定位、方法有效、针对性强），根据发现和定位（基于数据分析）及时改进并完善课程与教学。
……
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作者简介
陈坚林，上海外国语大学中国外语战略研究中心教授，博士生导师，研究方向：外语教学理论与实践。电子邮箱：jianlinchen900@126.com
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